CN2622705Y

CN2622705Y - 高灵敏度爆炸物、毒品检测用微型质谱仪

Info

Publication number: CN2622705Y
Application number: CN 03222042
Authority: CN
Inventors: 李海洋; 阚瑞峰
Original assignee: Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-06-30
Anticipated expiration: 2013-05-20

Abstract

本实用新型涉及一种高灵敏度爆炸物、毒品检测用微型质谱仪，其特征在于：左侧有一进样口，腔体内左边设有高压栅网、电离室，右边为漂移区，漂移区右边置有一探测器，电离室与漂移区间有一离子门，电离室右侧有一排气口，其上装有流量控制器，抽气泵由三通与流量控制器连接，漂移区内置有不锈钢环电极和带栅网的环电极。本实用新型不仅灵敏度高，分辨率高，而且设计合理，体积小且重量轻。该仪器对于爆炸物和毒品的检测可低于1纳克(10^－9g)，测量时间小于10s。其体积小于20mm×Φ6mm，重量小于2kg。

Description

高灵敏度爆炸物、毒品检测用微型质谱仪

技术领域

本实用新型涉及一种微型质谱仪，确切地说是一种高灵敏度爆炸物、毒品检测用微型质谱仪。

背景技术

离子迁移质谱具有以下优点：(1)结构简单，易于维护。不需要真空系统，可直接在大气压下测量，整个系统耗电量小，可用电池供电连续工作。(2)测量灵敏度高。(3)响应时间快。(4)检查种类多，目前可检测的化合物有：爆炸品(C4RDX，PETN，HMX，TNT，Semtex)，约75种毒品和麻醉剂、化学毒剂。由于其具有以上优点，在国外已经广泛使用。但由于现有的微型质谱仪进样口较大，待测粒子进入进样口的速度较慢，则较小的粒子会随气体直接进入电离室而不能被汽化，因此不能被电离；只有较大的粒子才能撞击到加热器上被汽化后进入电离室被电离，因此降低了仪器的灵敏度；另一个缺点是，质谱的排气口用一个抽气泵把电离室流出的干净(待测物浓度很低)气体排出，另一端用一个抽气泵从大气抽入气体，经过过滤、干燥后进入漂移区。因此使仪器大而重，耗电量也大。

实用新型内容

本实用新型的目的是给人们提供一种灵敏度高，分辨率高，体积小且重量轻的爆炸物、毒品检测用微型质谱仪。

本实用新型左侧有一进样口，腔体内左边设有高压栅网、电离室，右边为漂移区，漂移区右边置有一探测器，电离室与漂移区间有一离子门，电离室右侧有一排气口，其上装有流量控制器，抽气泵由三通与流量控制器连接，漂移区内置有不锈钢环电极和带栅网的环电极。

另外，锥形进样口下部有一喷嘴，其直径为1~2mm，喷嘴下方置一固定于支架上的加热板，与喷嘴距离为2~3mm。离子门为交错平行的不锈钢丝，靠近电离室一侧为一排接地平行不锈钢柱。

根据空气动理学设计其采样汽化室。一个具有初始速度v₀的粒子入射到静止空气中时，其初始速度v₀将迅速减少到0而不再在v₀的方向继续向前运动。在从初始速度v₀下降为0这段时间内，它能保持在v₀方向运行的距离用下式表示：

s_t＝v₀τs_t称为粒子的截止距离。其物理意义是，一个受到外力作用而具有了初始速度v₀的粒子，当这个外来突然终止后，它能在v₀方向继续运行的最大距离。τ是粒子的弛豫时间(s)，根据粒子直径不同而不同，粒子直径越大，τ越大。

使用本实用新型，当大气中的爆炸物、毒品等微小颗粒随空气被抽入喷嘴，就使粒子的初始速度V₀增加，从而增加了粒子的截止距离；双通过减小加热板与喷嘴的距离；使得粒子在没到达其截止距离之前就碰撞到固定在支架上的加热板上被汽化。汽化产生的分子随空气被抽到电离室。通过放射性环放射出的粒子电离，再通过离子一分子反应产生大量离子。当离子门接高压的不锈钢柱电平降低至V₀(接地)时，离子通过离子门到达漂移区。由于离子门对离子进入漂移区之前速度影响较小，离子初始速度基本相同，离子门不会造成相同离子到达探测器的时间差，因此提高了质量分辨率。当离子门关闭时，垂直通过它的离子发生散射，从而不能到达探测器。在漂移区中通过一组不锈钢环电极和带栅网的环电极之间的相等电势差产生均匀电场E，使离子在空气中受电场力的作用以一定的速度V漂移，其中V为：V＝KE，E是电场强度，K是约化的迁移速率常数。在低场强下，离子的迁移速率常数K是分子结构性质的常数，与电场强度无关。这样不同迁移速率的离子在漂移区移动的速度不同，它们到达探测器的时间不同。测量确定时间到达的强度的大小可定量测量其含量。该仪器中探测器为电极板，离子撞击在上面产生微电流，再用流电放大器得到其质谱图。另外，排气口的抽气泵由三通与流量控制器相连，使电离室流出的部分气体返回到漂移区，由于该气体在加热板被加热汽化，在电离室被电离，因此其含待测物浓度非常低，可直接用作漂移区的气体使用。

本实用新型的效果：

本实用新型用于检测爆炸物、毒品不仅灵敏度高，分辨率高，而且设计合理，体积小且重量轻。该仪器对于爆炸物和毒品的检测可低于1纳克(10^-9g)，测量时间小于10s。其体积小于20mm×￠6mm，重量小于2kg。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

参见图1，本实用新型左侧有一呈锥形的进样口1，其下部有一喷嘴2，其直径为1~2mm。喷嘴下方置一固定于支架3上的加热板4，与喷嘴距离为2~3mm。该质谱腔体内左边设有高压栅网5、电离室6，右边为漂移区7，漂移区右边置有一探测器8。电离室与漂移区间有一离子门9，电离室6为由陶瓷环10包裹着Ni63的放射性环11。电离室右侧有一排气口12，其上装有3.6L/min的微型抽气泵13，漂移区右侧有一进气口14，其上装有流量控制器15，控制流速保持在1.8L/min。抽气泵由三通与流量控制器连接。漂移区内置有不锈钢环电极16和带栅网的环电极17。离子门9为交错平行的不锈钢丝，靠近电离室一侧为一排接地平行不锈钢柱。

Claims

1、一种高灵敏度爆炸物、毒品检测用微型质谱仪，其特征在于：左侧有一进样口，腔体内左边设有高压栅网、电离室，右边为漂移区，漂移区右边置有一探测器，电离室与漂移区间有一离子门，电离室右侧有一排气口，其上装有流量控制器，抽气泵由三通与流量控制器连接，漂移区内置有不锈钢环电极和带栅网的环电极。

2、根据权利要求1所述的高灵敏度爆炸物、毒品检测用微型质谱仪，其特征在于锥形进样口下部有一喷嘴，其直径为1~2mm，喷嘴下方置一固定于支架上的加热板，与喷嘴距离为2~3mm。

3、根据权利要求1所述的高灵敏度爆炸物、毒品检测用微型质谱仪，其特征在于电离室为由陶瓷环包裹着Ni63的放射性环。

4、根据权利要求1所述的高灵敏度爆炸物、毒品检测用微型质谱仪，其特征在于离子门为交错平行的不锈钢丝，靠近电离室一侧为一排接地平行不锈钢柱。

5、根据权利要求1所述的高灵敏度爆炸物、毒品检测用微型质谱仪，其特征在于微型采样泵采用抽速为抽速为1-18L/分钟连续可调微型采样泵。